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KR102394881B1 - Semiconductor device and method for fabricating the same - Google Patents

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KR102394881B1
KR102394881B1 KR1020150148870A KR20150148870A KR102394881B1 KR 102394881 B1 KR102394881 B1 KR 102394881B1 KR 1020150148870 A KR1020150148870 A KR 1020150148870A KR 20150148870 A KR20150148870 A KR 20150148870A KR 102394881 B1 KR102394881 B1 KR 102394881B1
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KR
South Korea
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barrier
layer
film
barrier layer
oxide
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KR1020150148870A
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권오성
장진규
김완돈
나훈주
현상진
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삼성전자주식회사
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Abstract

반도체 장치 및 그 제조 방법이 제공된다. 상기 반도체 장치는, 기판 상에 형성된 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에 형성된 제1 배리어막, 상기 제1 배리어막 상에 형성된 산화막, 상기 산화막 상에 형성된 제2 배리어막, 상기 제2 배리어막 상에 형성된 게이트 전극, 및 상기 기판 내에, 상기 게이트 전극의 양측에 배치되는 소오스/드레인을 포함하되, 상기 산화막은 상기 제1 배리어막에 포함된 물질이 산화되어 형성된 산화물을 포함한다. A semiconductor device and a method for manufacturing the same are provided. The semiconductor device includes a gate insulating film formed on a substrate, a first barrier film formed on the gate insulating film, an oxide film formed on the first barrier film, a second barrier film formed on the oxide film, and on the second barrier film a gate electrode formed therein, and a source/drain disposed on both sides of the gate electrode in the substrate, wherein the oxide layer includes an oxide formed by oxidizing a material included in the first barrier layer.

Description

반도체 장치 및 그 제조 방법{Semiconductor device and method for fabricating the same}Semiconductor device and method for manufacturing the same

본 발명은 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

최근 반도체 소자의 특성을 개선하기 위해, 폴리 실리콘 게이트(polysilicon gate) 대신 금속 게이트가 종종 사용된다. 금속 게이트는 대체 금속 게이트 공정(replacement metal gate process)을 이용하여 제조될 수 있다. Recently, in order to improve the characteristics of a semiconductor device, a metal gate is often used instead of a polysilicon gate. The metal gate may be fabricated using a replacement metal gate process.

한편, 최근 반도체 소자의 밀도를 증가시키기 위해, 반도체 소자의 스케일은 점점 줄어들고 있다. 스케일이 줄어든 반도체 소자에서, 이와 같은 대체 금속 게이트 공정은 복수의 식각, 증착, 연마 단계를 필요로 한다.Meanwhile, in order to increase the density of the semiconductor device, the scale of the semiconductor device is gradually decreasing. In a scaled-down semiconductor device, this replacement metal gate process requires multiple etching, deposition, and polishing steps.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 배리어막의 물리적 확산 경로를 통한 불순물 확산을 방지하기 위해, 배리어막 사이에 산화막을 형성하여 물리적 확산 경로를 차단하는 구조를 갖는 반도체 장치를 제공하는 것이다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device having a structure in which an oxide film is formed between the barrier films to block the physical diffusion path in order to prevent diffusion of impurities through the physical diffusion path of the barrier film.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 배리어막의 물리적 확산 경로를 통한 불순물 확산을 방지하기 위해, 배리어막 사이에 산화막을 형성하여 물리적 확산 경로를 차단하는 구조를 갖는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a structure in which an oxide film is formed between the barrier films to block the physical diffusion path in order to prevent diffusion of impurities through the physical diffusion path of the barrier film. will be.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치는, 기판 상에 형성된 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에 형성된 제1 배리어막, 상기 제1 배리어막 상에 형성된 산화막, 상기 산화막 상에 형성된 제2 배리어막, 상기 제2 배리어막 상에 형성된 게이트 전극, 및 상기 기판 내에, 상기 게이트 전극의 양측에 배치되는 소오스/드레인을 포함하되, 상기 산화막은 상기 제1 배리어막에 포함된 물질이 산화되어 형성된 산화물을 포함한다. A semiconductor device according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem includes a gate insulating film formed on a substrate, a first barrier film formed on the gate insulating film, an oxide film formed on the first barrier film, and an oxide film on the oxide film a second barrier layer formed on a second barrier layer, a gate electrode formed on the second barrier layer, and a source/drain disposed on both sides of the gate electrode in the substrate, wherein the oxide layer is a material included in the first barrier layer This includes oxides formed by oxidation.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 배리어막은 전도성 물질을 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the first barrier layer may include a conductive material.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 배리어막과 상기 제2 배리어막은 동일 물질을 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the first barrier layer and the second barrier layer may include the same material.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 배리어막은 Ti를 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the first barrier layer may include Ti.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 산화막은 비정질일 수 있다. In some embodiments of the present invention, the oxide layer may be amorphous.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 산화막의 두께는 20Å 이하일 수 있다. In some embodiments of the present invention, the thickness of the oxide layer may be 20 Å or less.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 산화막은 TiO2를 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the oxide layer may include TiO 2 .

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 기판과 상기 게이트 절연막 사이에 배치된 인터페이스막을 더 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, an interface layer disposed between the substrate and the gate insulating layer may be further included.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치는, 제1 영역과 제2 영역이 정의된 기판, 상기 제1 영역에 형성된, 제1 게이트 절연막과, 상기 제1 게이트 절연막 상에 형성된 제1 배리어막과, 상기 기판 내의 제1 소오스/드레인을 포함하는 제1 트랜지스터, 및 상기 제2 영역에 형성된 제2 게이트 절연막과, 상기 제2 게이트 절연막 상에 형성된 제2 배리어막과, 상기 제2 배리어막 상에 형성된 산화막과, 상기 산화막 상에 형성된 제3 배리어막과, 상기 제3 배리어막 상에 형성된 게이트 전극과, 상기 기판 내의 제2 소오스/드레인을 포함하는 제2 트랜지스터를 포함하되, 상기 제1 트랜지스터는 상기 게이트 전극을 미포함하고, 상기 산화막은 상기 제2 배리어막에 포함된 물질이 산화되어 형성된 산화물을 포함하고, 상기 제1 트랜지스터는 제1 채널 길이를 갖고, 상기 제2 트랜지스터는 상기 제1 채널 길이와 다른 제2 채널 길이를 갖는다. A semiconductor device according to another embodiment of the present invention for solving the above technical problem includes a substrate in which a first region and a second region are defined, a first gate insulating layer formed in the first region, and an on the first gate insulating layer A first transistor including a first barrier film formed on the substrate, a first source/drain in the substrate, a second gate insulating film formed in the second region, and a second barrier film formed on the second gate insulating film; a second transistor including an oxide film formed on the second barrier film, a third barrier film formed on the oxide film, a gate electrode formed on the third barrier film, and a second source/drain in the substrate However, the first transistor does not include the gate electrode, the oxide layer includes an oxide formed by oxidizing a material included in the second barrier layer, the first transistor has a first channel length, and the second The transistor has a second channel length different from the first channel length.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 채널 길이는 상기 제1 채널 길이보다 클 수 있다. In some embodiments of the present invention, the second channel length may be greater than the first channel length.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 배리어막은 전도성 물질을 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the first to third barrier layers may include a conductive material.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 배리어막은 동일 물질을 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the first to third barrier layers may include the same material.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 배리어막은 Ti를 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the first to third barrier layers may include Ti.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 산화막은 비정질일 수 있다. In some embodiments of the present invention, the oxide layer may be amorphous.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 산화막의 두께는 20Å 이하일 수 있다. In some embodiments of the present invention, the thickness of the oxide layer may be 20 Å or less.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 산화막은 TiO2를 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the oxide layer may include TiO 2 .

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 기판과 상기 제1 게이트 절연막 사이에 배치된 제1 인터페이스막과, 상기 기판과 상기 제2 게이트 절연막 사이에 배치된 제2 인터페이스막을 더 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, a first interface layer disposed between the substrate and the first gate insulating layer and a second interface layer disposed between the substrate and the second gate insulating layer may be further included.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 장치는, 기판 상에 제1 방향으로 연장되고, 상기 기판으로부터 돌출된 액티브 핀, 상기 액티브 핀 상에, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되어 형성된 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에 형성된 제1 배리어막, 상기 제1 배리어막 상에 형성된 산화막, 상기 산화막 상에 형성된 제2 배리어막, 상기 제2 배리어막 상에 형성된 게이트 전극, 및 상기 액티브 핀 내에, 상기 게이트 전극의 양측에 배치되는 소오스/드레인을 포함하되, 상기 산화막은 상기 제1 배리어막에 포함된 물질이 산화되어 형성된 산화물을 포함한다. A semiconductor device according to another embodiment of the present invention for solving the above technical problem includes an active fin that extends on a substrate in a first direction and protrudes from the substrate, and crosses the first direction on the active fin a gate insulating film extending in a second direction, a first barrier film formed on the gate insulating film, an oxide film formed on the first barrier film, a second barrier film formed on the oxide film, and a second barrier film formed on the second barrier film a gate electrode and a source/drain disposed on both sides of the gate electrode in the active fin, wherein the oxide layer includes an oxide formed by oxidizing a material included in the first barrier layer.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 및 제2 배리어막은 전도성 물질을 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the first and second barrier layers may include a conductive material.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 배리어막과 상기 제2 배리어막은 동일 물질을 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the first barrier layer and the second barrier layer may include the same material.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 및 제2 배리어막은 Ti를 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the first and second barrier layers may include Ti.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 산화막은 비정질일 수 있다. In some embodiments of the present invention, the oxide layer may be amorphous.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 산화막의 두께는 20Å 이하일 수 있다. In some embodiments of the present invention, the thickness of the oxide layer may be 20 Å or less.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 산화막은 TiO2를 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the oxide layer may include TiO 2 .

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 기판 상에, 트렌치를 포함하는 층간 절연막을 형성하고, 상기 트렌치의 내부면 상에 게이트 절연막을 형성하고, 상기 게이트 절연막 상에 제1 배리어막을 형성하고, 상기 제1 배리어막을 산소 환경에 노출시켜, 상기 제1 배리어막 상에 산화막을 형성하고, 상기 산화막 상에 상기 제1 배리어막과 동일 물질을 포함하는 제2 배리어막을 형성하고, 상기 제2 배리어막 상에 게이트 전극을 형성하는 것을 포함한다. In a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem, an interlayer insulating film including a trench is formed on a substrate, a gate insulating film is formed on an inner surface of the trench, and the A first barrier film is formed on the gate insulating film, and the first barrier film is exposed to an oxygen environment to form an oxide film on the first barrier film, and a first barrier film containing the same material as the first barrier film on the oxide film and forming a second barrier layer and forming a gate electrode on the second barrier layer.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 배리어막과, 상기 산화막과, 상기 제2 배리어막을 형성하는 것은, 인 시츄(in-situ)공정을 이용할 수 있다. In some embodiments of the present invention, an in-situ process may be used to form the first barrier layer, the oxide layer, and the second barrier layer.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 산화막의 두께는 20Å 이하일 수 있다. In some embodiments of the present invention, the thickness of the oxide layer may be 20 Å or less.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 및 제2 배리어막은 전도성 물질을 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the first and second barrier layers may include a conductive material.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 및 제2 배리어막은 Ti를 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the first and second barrier layers may include Ti.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 게이트 절연막을 형성하기 전에, 상기 트렌치의 바닥면 상에 인터페이스막을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, before forming the gate insulating layer, the method may further include forming an interface layer on the bottom surface of the trench.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 반도체 장치의 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A를 절단한 단면도이다.
도 7은 도 5의 B-B를 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 반도체 장치의 사시도이다.
도 9는 도 8의 C1-C1과 C2-C2를 절단한 단면도이다.
도 10은 도 8의 D1-D1과 D2-D2를 절단한 단면도이다.
도 11 내지 13은 본 발명의 제7 실시예에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 회로도 및 레이아웃도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 15 내지 도20 은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면이다.
도 23은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 포함하는 전자 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 24는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 포함하는 전자 시스템의 응용예를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 5 .
7 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 5 .
8 is a perspective view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view taken along lines C1-C1 and C2-C2 of FIG. 8 .
10 is a cross-sectional view taken along lines D1-D1 and D2-D2 of FIG. 8 .
11 to 13 are circuit diagrams and layout diagrams for explaining a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.
14 is a flowchart sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
15 to 20 are intermediate steps for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
21 is a flowchart sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention.
22 is an intermediate step view for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
23 is a schematic block diagram illustrating an electronic system including a semiconductor device according to some embodiments of the present invention.
24 is a schematic block diagram for explaining an application example of an electronic system including a semiconductor device according to some embodiments of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. When one component is referred to as “connected to” or “coupled to” with another component, it means that it is directly connected or coupled to another component or intervening another component. including all cases. On the other hand, when one component is referred to as “directly connected to” or “directly coupled to” with another component, it indicates that another component is not interposed therebetween. “and/or” includes each and every combination of one or more of the recited items.

구성 요소가 다른 구성 요소의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성 요소가 다른 구성 요소의 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다.When a component is referred to as “on” or “on” another component, it includes all cases in which other components are interposed in the middle as well as directly above the other components. On the other hand, when a component is referred to as “directly on” or “directly above” another component, it indicates that other components are not interposed therebetween.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성 요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe the correlation between components and other components. The spatially relative terms should be understood as terms including different orientations of the device during use or operation in addition to the orientation shown in the drawings. For example, when an element shown in the drawings is turned over, a component described as "beneath" or "beneath" of another element may be placed "above" the other element. . Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Components may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements mentioned. or addition is not excluded.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.

이하에서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 장치에 대하여 설명한다. Hereinafter, a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 장치(1)는, 기판(100), 제1 게이트 절연막(130), 제1 배리어막(141), 제1 산화막(143), 제2 배리어막(142), 제1 게이트 전극(150), 제1 게이트 스페이서(160), 제1 소오스/드레인 영역(170) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a semiconductor device 1 according to a first embodiment of the present invention includes a substrate 100 , a first gate insulating layer 130 , a first barrier layer 141 , a first oxide layer 143 , It may include a second barrier layer 142 , a first gate electrode 150 , a first gate spacer 160 , a first source/drain region 170 , and the like.

기판(100)은 실리콘 기판, SOI(Silicon On Insulator) 기판, 갈륨 비소 기판, 실리콘 게르마늄 기판, 세라믹 기판, 석영 기판, 또는 디스플레이용 유리 기판 등의 강성 기판이거나 폴리이미드(polyimide), 폴리에스테르(polyester) 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate) 등의 가요성 플라스틱 기판일 수 있다. 또한, 기판(100)은 예를 들어, 제1 도전형(P형)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The substrate 100 is a rigid substrate such as a silicon substrate, a silicon on insulator (SOI) substrate, a gallium arsenide substrate, a silicon germanium substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, or a glass substrate for display, or polyimide, polyester ) may be a flexible plastic substrate such as polycarbonate, polyethersulfone, polymethylmethacrylate, polyethylene naphthalate, or polyethyleneterephthalate. In addition, the substrate 100 may be, for example, a first conductivity type (P type), but is not limited thereto.

제1 게이트 절연막(130)은 기판(100) 상에 형성되고, 고유전율(high-k)을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 제1 게이트 절연막(130)은, 예를 들어, HfSiON, HfO2, ZrO2, Ta2O5, TiO2, SrTiO3, BaTiO3, 및 SrTiO3로 구성된 그룹에서 선택된 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 제1 게이트 절연막(130)은 제1 게이트 스페이서(160)의 측벽을 따라 컨포말하게 형성될 수 있다. The first gate insulating layer 130 may be formed on the substrate 100 and include a material having a high dielectric constant (high-k). The first gate insulating layer 130 may include, for example, any one selected from the group consisting of HfSiON, HfO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 , TiO 2 , SrTiO 3 , BaTiO 3 , and SrTiO 3 . can The first gate insulating layer 130 may be conformally formed along sidewalls of the first gate spacer 160 .

한편, 제1 게이트 절연막(130)은 형성하고자 하는 소자의 종류에 따라 적절한 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 게이트 절연막(130)이 HfO2인 경우에, 게이트 절연막(130)은 약 50Å 이하의(약 5Å 내지 50Å)의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, the first gate insulating layer 130 may be formed to have an appropriate thickness according to the type of device to be formed. For example, when the first gate insulating layer 130 is made of HfO 2 , the gate insulating layer 130 may be formed to a thickness of about 50 Å or less (about 5 Å to 50 Å), but is not limited thereto.

제1 배리어막(141)은 제1 게이트 절연막(130) 상에 형성된다. 제1 배리어막(141)은 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, TiN막을 포함할 수 있다. 제1 배리어막(141)은 형성하고자 하는 소자의 종류에 따라 적절한 두께로 형성할 수 있다. 제1 배리어막(141)은 예를 들어, 약 5 내지 25Å 정도의 두께로 형성될 수 있다. The first barrier layer 141 is formed on the first gate insulating layer 130 . The first barrier layer 141 may include a conductive material, for example, a TiN layer. The first barrier layer 141 may be formed to have an appropriate thickness according to the type of device to be formed. The first barrier layer 141 may be formed to a thickness of, for example, about 5 to 25 Å.

제1 배리어막(141)과 후술할 제2 배리어막(142)은 제1 게이트 전극(150)과 제1 게이트 절연막(130) 사이에서 접착막(adhesion layer)의 역할을 할 수 있다. 제1 배리어막(141)은 예를 들어, 화학적 기상 증착법(CVD) 또는 원자층 증착법(ALD) 등을 이용하여, 제1 게이트 스페이서(160)의 측벽을 따라 컨포말하게 형성될 수 있다. The first barrier layer 141 and the second barrier layer 142 to be described later may serve as an adhesion layer between the first gate electrode 150 and the first gate insulating layer 130 . The first barrier layer 141 may be conformally formed along sidewalls of the first gate spacer 160 using, for example, chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD).

제1 산화막(143)은 제1 배리어막(141) 상에 형성될 수 있다. 제1 산화막(143)은 특히, 제1 배리어막(141)과 제2 배리어막(142) 사이에 형성되어, 제1 게이트 전극(150)에 포함되는 육불화텅스텐(WF6)으로부터 발생한 불소(F) 이온이 제1 게이트 절연막(130)을 향해 침투하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. The first oxide layer 143 may be formed on the first barrier layer 141 . In particular, the first oxide layer 143 is formed between the first barrier layer 141 and the second barrier layer 142 , and fluorine (F) generated from tungsten hexafluoride (WF6) included in the first gate electrode 150 . ) may serve to prevent ions from penetrating toward the first gate insulating layer 130 .

본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 산화막(143)은 제1 배리어막(141)을 산소 환경에 노출시켜, 자연 산화 현상을 이용하여 형성될 수 있다. 제1 배리어막(141)과 후술할 제2 배리어막(142)은 결정질 상태로 형성될 수 있으며, 이에 따라 제1 배리어막(141) 및 제2 배리어막(142)은 불소(F) 이온에 대해 물리적 이동 경로를 제공할 수 있다. 이러한 불소(F) 이온이 확산되는 것을 차단하기 위해 제1 산화막(143)을 형성한다. 불소(F) 이온이 확산되는 경로를 차단하기 위해, 제1 배리어막(141)과 제2 배리어막(142) 전체를 비정질 상태로 변환할 수 있으나, 이를 위해서는 제1 배리어막(141)과 제2 배리어막(142) 내에 결정화 온도가 높은 이종 물질을 도핑해야 한다. 이는 제1 배리어막(141)과 제2 배리어막(142) 전체의 비저항 증가를 유발시켜, 반도체 소자의 신뢰성을 저하시킬 수 있다. In some embodiments of the present invention, the first oxide layer 143 may be formed using a natural oxidation phenomenon by exposing the first barrier layer 141 to an oxygen environment. The first barrier layer 141 and the second barrier layer 142 to be described later may be formed in a crystalline state, and accordingly, the first barrier layer 141 and the second barrier layer 142 are protected against fluorine (F) ions. It can provide a physical path for movement. A first oxide layer 143 is formed to block diffusion of such fluorine (F) ions. In order to block the path through which fluorine (F) ions diffuse, the entire first barrier layer 141 and the second barrier layer 142 may be converted into an amorphous state. 2 A heterogeneous material having a high crystallization temperature must be doped into the barrier layer 142 . This causes an increase in the resistivity of the entire first barrier layer 141 and the second barrier layer 142 , thereby reducing reliability of the semiconductor device.

또한, 불소(F) 이온이 확산되는 경로를 차단하기 위해, 제1 배리어막(141)과 제2 배리어막(142) 사이에, 제1 배리어막(141) 및 제2 배리어막(142)과 이종 물질을 증착할 수 있으나, 이는 배선 저항 증가를 유발시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 추가적인 공정 및 비저항 증가 없이 불소(F) 이온이 확산되는 경로를 차단할 수 있도록 제1 배리어막(141)과 제2 배리어막(142) 사이에 자연 산화막인 제1 산화막(143)을 형성한다. In addition, in order to block a path through which fluorine (F) ions are diffused, the first barrier film 141 and the second barrier film 142 are formed between the first barrier film 141 and the second barrier film 142 . A dissimilar material may be deposited, but this may cause an increase in wiring resistance. Therefore, in the present invention, the first oxide film 143, which is a natural oxide film, between the first barrier film 141 and the second barrier film 142 so as to block the path through which fluorine (F) ions are diffused without an additional process and increase in specific resistance. to form

여기에서, 제1 산화막(143)은 제1 배리어막(141)에 포함된 물질(예를 들어, Ti)의 산화물(예를 들어, TiO2)을 포함할 수 있으며, 제1 산화막(143)의 두께는 예를 들어, 20Å 이하로 형성될 수 있다. 제1 산화막(143)은 불소(F) 이온이 확산되는 경로를 차단하는 역할을 할 수 있도록 비정질 상태로 형성될 수 있다. Here, the first oxide layer 143 may include an oxide (eg, TiO 2 ) of a material (eg, Ti) included in the first barrier layer 141 , and the first oxide layer 143 . The thickness of may be formed to be, for example, 20 Å or less. The first oxide layer 143 may be formed in an amorphous state so as to block a path through which fluorine (F) ions are diffused.

제2 배리어막(142)은 제1 산화막(143) 상에 형성된다. 제2 배리어막(142)은 제1 배리어막(141)과 동일 물질을 포함할 수 있다. 제2 배리어막(142)은 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, TiN막을 포함할 수 있다. 제2 배리어막(142)은 형성하고자 하는 소자의 종류에 따라 적절한 두께로 형성할 수 있다. 제2 배리어막(142)은 예를 들어, 약 5 내지 25Å 정도의 두께로 형성될 수 있다. The second barrier layer 142 is formed on the first oxide layer 143 . The second barrier layer 142 may include the same material as the first barrier layer 141 . The second barrier layer 142 may include a conductive material, for example, a TiN layer. The second barrier layer 142 may be formed to have an appropriate thickness according to the type of device to be formed. The second barrier layer 142 may be formed to a thickness of, for example, about 5 to about 25 Å.

제1 배리어막(141)과 제2 배리어막(142)은 제1 게이트 전극(150)과 제1 게이트 절연막(130) 사이에서 접착막(adhesion layer)의 역할을 할 수 있다. 제2 배리어막(142)은 예를 들어, 화학적 기상 증착법(CVD) 또는 원자층 증착법(ALD) 등을 이용하여, 제1 게이트 스페이서(160)의 측벽을 따라 컨포말하게 형성될 수 있다. The first barrier layer 141 and the second barrier layer 142 may serve as an adhesion layer between the first gate electrode 150 and the first gate insulating layer 130 . The second barrier layer 142 may be conformally formed along the sidewall of the first gate spacer 160 using, for example, chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD).

제1 배리어막(141)과, 제1 산화막(143)과, 제2 배리어막(142)은 엑스 시츄(ex-situ) 공정을 이용하여 형성할 수 있다. 즉, 제1 배리어막(141)과 제2 배리어막(142)을 형성하는 과정에서, 제1 배리어막(141)을 산소 환경에 노출시켜, 제1 배리어막(141) 상에 제1 산화막(143)을 형성하고, 이어서 제2 배리어막(142)을 형성할 수 있다. 즉, 제1 산화막(143)은 자연 산화 현상을 이용하여 형성될 수 있다. The first barrier layer 141 , the first oxide layer 143 , and the second barrier layer 142 may be formed using an ex-situ process. That is, in the process of forming the first barrier film 141 and the second barrier film 142 , the first barrier film 141 is exposed to an oxygen environment, and the first oxide film ( 143 ), and then the second barrier layer 142 may be formed. That is, the first oxide layer 143 may be formed using a natural oxidation phenomenon.

또한, 제1 배리어막(141)과, 제1 산화막(143)과, 제2 배리어막(142)은 인 시츄(in-situ) 공정을 이용하여 형성할 수 있다. 제1 배리어막(141)과 제2 배리어막(142)을 형성하는 과정에서, 산소 원자를 주입하여 제1 배리어막(141) 상에 제1 산화막(143)을 증착할 수 있다. Also, the first barrier layer 141 , the first oxide layer 143 , and the second barrier layer 142 may be formed using an in-situ process. In the process of forming the first barrier layer 141 and the second barrier layer 142 , oxygen atoms may be injected to deposit the first oxide layer 143 on the first barrier layer 141 .

제1 게이트 전극(150)은 제2 배리어막(142) 상에 형성된다. 제1 게이트 전극(150)은 도전성을 갖는 물질, 예를 들어, 텅스텐(W) 또는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The first gate electrode 150 is formed on the second barrier layer 142 . The first gate electrode 150 may include a conductive material, for example, tungsten (W) or aluminum (Al), but is not limited thereto.

제1 게이트 스페이서(160)는 제1 게이트 절연막(130)과 제1 배리어막(141)의 측면에 형성될 수 있다. 제1 게이트 스페이서(160)는 예를 들어, SiN, SiON 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다.The first gate spacer 160 may be formed on side surfaces of the first gate insulating layer 130 and the first barrier layer 141 . The first gate spacer 160 may include, for example, any one of SiN and SiON.

제1 소오스/드레인 영역(170)은 기판(100) 내의 제1 게이트 전극(150)의 양측에 배치될 수 있다. 제1 소오스/드레인 영역(170)은 n형 불순물이 도핑된 n형 소오스/드레인일 수 있다. 제1 소오스/드레인 영역(170)은 LDD(Low Doped Drain) 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 소오스/드레인 영역(170)의 형상은 형성하고자 하는 소자의 종류에 따라 달라질 수 있다. The first source/drain regions 170 may be disposed on both sides of the first gate electrode 150 in the substrate 100 . The first source/drain region 170 may be an n-type source/drain doped with an n-type impurity. The first source/drain region 170 may have a low doped drain (LDD) shape, but is not limited thereto. The shape of the first source/drain region 170 may vary depending on the type of device to be formed.

이하에서는, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 반도체 장치에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, semiconductor devices according to other embodiments of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 장치의 단면도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 장치를 설명한 것과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. For convenience of description, descriptions of parts substantially identical to those of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be omitted.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 장치(2)는, 기판(100, 200), 제1 게이트 절연막(130), 제1 배리어막(141), 제1 게이트 스페이서(160), 제1 소오스/드레인 영역(170), 제2 게이트 절연막(230), 제3 배리어막(241), 제2 산화막(243), 제4 배리어막(242), 제2 게이트 전극(250), 제2 게이트 스페이서(260), 제2 소오스/드레인 영역(270) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the semiconductor device 2 according to the second embodiment of the present invention includes substrates 100 and 200 , a first gate insulating layer 130 , a first barrier layer 141 , and a first gate spacer ( 160 ), first source/drain region 170 , second gate insulating layer 230 , third barrier layer 241 , second oxide layer 243 , fourth barrier layer 242 , and second gate electrode 250 . ), a second gate spacer 260 , a second source/drain region 270 , and the like.

기판(100, 200)은 제1 영역(Ⅰ)과 제2 영역(Ⅱ)을 포함할 수 있다. 제1 영역(Ⅰ)과 제2 영역(Ⅱ)은 예를 들어, STI(Shallow Trench Isolation)와 같은 필드 절연막에 의해 구분될 수 있다. 여기에서, 제1 영역(Ⅰ)은 제1 트랜지스터(TR1)의 채널 길이가 제1 길이(W1)인 영역이고, 제2 영역(Ⅱ)은 제2 트랜지스터(TR2)의 채널 길이가 제2 길이(W2)인 영역일 수 있다. 여기에서, 제1 길이(W1)와 제2 길이(W2)는 서로 다르며, 예를 들어, 제2 길이(W2)가 제1 길이(W1)보다 클 수 있다. 여기에서, 채널 길이란, 제1 트랜지스터(TR1)와 제2 트랜지스터(TR2) 각각의 인접하는 소오스/드레인 사이의 거리로 정의된다.The substrates 100 and 200 may include a first region (I) and a second region (II). The first region (I) and the second region (II) may be divided by, for example, a field insulating layer such as shallow trench isolation (STI). Here, the first region I is a region in which the channel length of the first transistor TR1 is a first length W1, and the second region II is a region in which the channel length of the second transistor TR2 is a second length. (W2) may be a region. Here, the first length W1 and the second length W2 are different from each other, and for example, the second length W2 may be greater than the first length W1 . Here, the channel length is defined as a distance between adjacent sources/drains of the first transistor TR1 and the second transistor TR2 .

기판(100)은 제1 영역(Ⅰ)을 의미하고, 기판(200)은 제2 영역(Ⅱ)을 의미하는 것으로 정의한다. 일반적으로, 반도체 소자의 특성에 따라, 숏 채널(short channel)과 롱 채널(long channel)을 갖도록 반도체 소자를 제조할 수 있으며, 제1 영역(Ⅰ)은 숏 채널 영역이고, 제2 영역(Ⅱ)은 롱 채널 영역을 의미한다. 이 때, 제1 영역(Ⅰ)에 형성되는 제1 트랜지스터(TR1)에는, 제2 영역(Ⅱ)에 형성되는 제2 트랜지스터(TR2)와 달리 게이트 전극이 미형성될 수 있다. 제1 배리어막(141)이 도전성 물질을 포함하기 때문에, 제1 영역(Ⅰ)에 형성된 제1 트랜지스터(TR1)는 게이트 전극을 미포함하여도 트랜지스터로서 동작할 수 있다. 본 발명에서의 특징인 산화막은 제2 영역(Ⅱ)에 형성되는 제2 트랜지스터(TR2) 내에 형성될 수 있다. 즉, 제2 산화막(243)에 의하여, 제2 게이트 전극(250)에 포함되는 육불화텅스텐(WF6)으로부터 발생한 불소(F) 이온이 제2 게이트 절연막(230)을 향해 침투하는 것을 방지할 수 있다. The substrate 100 is defined as a first region (I), and the substrate 200 is defined as a second region (II). In general, a semiconductor device may be manufactured to have a short channel and a long channel according to characteristics of the semiconductor device, wherein the first region (I) is a short channel region, and the second region (II) ) denotes a long channel region. In this case, a gate electrode may not be formed in the first transistor TR1 formed in the first region I, unlike the second transistor TR2 formed in the second region II. Since the first barrier layer 141 includes a conductive material, the first transistor TR1 formed in the first region I may operate as a transistor even without a gate electrode. The oxide film, which is a characteristic of the present invention, may be formed in the second transistor TR2 formed in the second region II. That is, the second oxide layer 243 prevents fluorine (F) ions generated from tungsten hexafluoride (WF6) included in the second gate electrode 250 from penetrating toward the second gate insulating layer 230 . there is.

제1 트랜지스터(TR1)는 기판(100), 제1 게이트 절연막(130), 제1 배리어막(141), 제1 게이트 스페이서(160), 제1 소오스/드레인 영역(170) 등을 포함할 수 있으며, 이에 관해서는 위에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다. 다만, 제1 배리어막(141)의 두께는 제3 배리어막(241)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 제1 배리어막(141)은 제1 게이트 절연막(130)에 의해 정의된 공간을 채울 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 배리어막(141)은 전체적으로 평평한(flat) 상면을 가질 수 있다. The first transistor TR1 may include a substrate 100 , a first gate insulating layer 130 , a first barrier layer 141 , a first gate spacer 160 , a first source/drain region 170 , and the like. and is substantially the same as described above. However, the thickness of the first barrier layer 141 may be thicker than the thickness of the third barrier layer 241 . The first barrier layer 141 may fill a space defined by the first gate insulating layer 130 . In some embodiments of the present invention, the first barrier layer 141 may have an overall flat top surface.

제2 트랜지스터(TR2)는 기판(200), 제2 게이트 절연막(230), 제3 배리어막(241), 제2 산화막(243), 제4 배리어막(242), 제2 게이트 전극(250), 제2 게이트 스페이서(260), 제2 소오스/드레인 영역(270)을 포함할 수 있다. 제3 배리어막(241), 제2 산화막(243), 및 제4 배리어막(242)은 각각 오목한 형상(concave sahpe)을 가질 수 있다. The second transistor TR2 includes the substrate 200 , the second gate insulating layer 230 , the third barrier layer 241 , the second oxide layer 243 , the fourth barrier layer 242 , and the second gate electrode 250 . , a second gate spacer 260 , and a second source/drain region 270 . The third barrier layer 241 , the second oxide layer 243 , and the fourth barrier layer 242 may each have a concave shape.

기판(200), 제2 게이트 절연막(230), 제3 배리어막(241), 제2 산화막(243), 제4 배리어막(242), 제2 게이트 전극(250), 제2 게이트 스페이서(260), 제2 소오스/드레인 영역(270)은 각각, 위에서 설명한 기판(100), 제1 게이트 절연막(130), 제1 배리어막(141), 제1 산화막(143), 제2 배리어막(142), 제1 게이트 전극(150), 제1 게이트 스페이서(160), 제1 소오스/드레인 영역(170)과 실질적으로 동일하다. The substrate 200 , the second gate insulating layer 230 , the third barrier layer 241 , the second oxide layer 243 , the fourth barrier layer 242 , the second gate electrode 250 , and the second gate spacer 260 . ) and the second source/drain regions 270 are the above-described substrate 100 , the first gate insulating layer 130 , the first barrier layer 141 , the first oxide layer 143 , and the second barrier layer 142 , respectively. ), the first gate electrode 150 , the first gate spacer 160 , and the first source/drain region 170 are substantially the same.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 장치의 단면도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 장치를 설명한 것과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. For convenience of description, descriptions of parts substantially identical to those of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be omitted.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 장치(3)는, 기판(100), 제1 인터페이스막(120), 제1 게이트 절연막(130), 제1 배리어막(141), 제1 산화막(143), 제2 배리어막(142), 제1 게이트 전극(150), 제1 게이트 스페이서(160), 제1 소오스/드레인 영역(170) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the semiconductor device 3 according to the third embodiment of the present invention includes a substrate 100 , a first interface layer 120 , a first gate insulating layer 130 , and a first barrier layer 141 . , a first oxide layer 143 , a second barrier layer 142 , a first gate electrode 150 , a first gate spacer 160 , a first source/drain region 170 , and the like.

기판(100), 제1 게이트 절연막(130), 제1 배리어막(141), 제1 산화막(143), 제2 배리어막(142), 제1 게이트 전극(150), 제1 게이트 스페이서(160), 제1 소오스/드레인 영역(170)에 대해서는 위에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다. Substrate 100 , first gate insulating layer 130 , first barrier layer 141 , first oxide layer 143 , second barrier layer 142 , first gate electrode 150 , first gate spacer 160 . ), the first source/drain region 170 is substantially the same as described above.

제1 인터페이스막(120)은 기판(100) 상에 형성되며, 기판(100)과 제1 게이트 절연막(130) 사이에 형성될 수 있다. The first interface layer 120 is formed on the substrate 100 , and may be formed between the substrate 100 and the first gate insulating layer 130 .

제1 인터페이스막(120)은 기판(100)과 제1 게이트 절연막(130) 사이의 불량 계면을 방지하는 역할을 할 수 있다. 제1 인터페이스막(120)은 유전율(k)이 9 이하인 저유전 물질층, 예를 들면 실리콘 산화막(k는 약 4) 또는 실리콘 산질화막 (산소 원자 및 질소 원자 함량에 따라 k는 약 4~8)을 포함할 수 있다. 또는, 제1 인터페이스막(120)은 실리케이트로 이루어질 수도 있으며, 상기 예시된 막들의 조합으로 이루어질 수도 있다.The first interface layer 120 may serve to prevent a defective interface between the substrate 100 and the first gate insulating layer 130 . The first interface layer 120 is a low-k material layer having a dielectric constant k of 9 or less, for example, a silicon oxide layer (k is about 4) or a silicon oxynitride layer (k is about 4-8 depending on the content of oxygen atoms and nitrogen atoms). ) may be included. Alternatively, the first interface layer 120 may be formed of silicate or a combination of the above-described layers.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 반도체 장치의 단면도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 반도체 장치를 설명한 것과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. For convenience of description, descriptions of parts substantially the same as those of the semiconductor devices according to the first to third embodiments of the present invention will be omitted.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 반도체 장치(4)는, 기판(100, 200), 제1 인터페이스막(120), 제1 게이트 절연막(130), 제1 배리어막(141), 제1 게이트 스페이서(160), 제1 소오스/드레인 영역(170), 제2 인터페이스막(220), 제2 게이트 절연막(230), 제3 배리어막(241), 제2 산화막(243), 제4 배리어막(242), 제2 게이트 전극(250), 제2 게이트 스페이서(260), 제2 소오스/드레인 영역(270) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , a semiconductor device 4 according to a fourth embodiment of the present invention includes substrates 100 and 200 , a first interface layer 120 , a first gate insulating layer 130 , and a first barrier layer ( 141 ), the first gate spacer 160 , the first source/drain regions 170 , the second interface layer 220 , the second gate insulating layer 230 , the third barrier layer 241 , and the second oxide layer 243 . ), a fourth barrier layer 242 , a second gate electrode 250 , a second gate spacer 260 , and a second source/drain region 270 .

제2 인터페이스막(220)은 위에서 설명한 제1 인터페이스막(120)과 실질적으로 동일하며, 반도체 장치(4)의 나머지 구성 요소들에 대해서도 각각, 위에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다. The second interface layer 220 is substantially the same as the first interface layer 120 described above, and the remaining components of the semiconductor device 4 are also substantially the same as those described above, respectively.

이하에서는, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 반도체 장치로서, 핀 타입 반도체 장치에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, as a semiconductor device according to other embodiments of the present invention, a fin-type semiconductor device will be described.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 반도체 장치의 사시도이다. 도 6은 도 5의 A-A를 절단한 단면도이다. 도 7은 도 5의 B-B를 절단한 단면도이다. 5 is a perspective view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 5 . 7 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 5 .

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 반도체 장치(5)는, 기판(300), 제1 필드 절연막(310), 액티브 핀(F), 제3 게이트 절연막(330), 제5 배리어막(341), 제3 산화막(343), 제6 배리어막(342), 제3 게이트 전극(350), 제3 게이트 스페이서(360), 제3 소오스/드레인 영역(410), 제1 층간 절연막(500) 등을 포함할 수 있다.5 to 7 , the semiconductor device 5 according to the fifth embodiment of the present invention includes a substrate 300 , a first field insulating layer 310 , an active fin F, and a third gate insulating layer 330 . ), a fifth barrier film 341 , a third oxide film 343 , a sixth barrier film 342 , a third gate electrode 350 , a third gate spacer 360 , and a third source/drain region 410 . , the first interlayer insulating film 500 , and the like.

기판(300)은 실리콘 기판, SOI(Silicon On Insulator) 기판, 갈륨 비소 기판, 실리콘 게르마늄 기판, 세라믹 기판, 석영 기판, 또는 디스플레이용 유리 기판 등의 강성 기판이거나 폴리이미드(polyimide), 폴리에스테르(polyester) 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate) 등의 가요성 플라스틱 기판일 수 있다.The substrate 300 may be a rigid substrate such as a silicon substrate, a silicon on insulator (SOI) substrate, a gallium arsenide substrate, a silicon germanium substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, or a glass substrate for display, or polyimide, polyester. ) may be a flexible plastic substrate such as polycarbonate, polyethersulfone, polymethylmethacrylate, polyethylene naphthalate, or polyethyleneterephthalate.

제1 필드 절연막(310)은 기판(300) 상에 형성되어, 소자 분리를 위해 이용된다. 제1 필드 절연막(310)은 절연막으로서, HDP 산화막, SOG 산화막, CVD 산화막 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first field insulating layer 310 is formed on the substrate 300 and is used for device isolation. The first field insulating layer 310 is an insulating layer, and may be an HDP oxide layer, an SOG oxide layer, a CVD oxide layer, or the like, but is not limited thereto.

액티브 핀(F)은 기판(300)에 형성된다. 특히, 액티브 핀(F)은 기판(300) 상에 돌출되어 형성될 수 있다. 특히, 액티브 핀(F)은 기판(300)으로부터 제3 방향(Z)으로 돌출되어 형성될 수 있다. 액티브 핀(F)은 기판(300)의 일부일 수도 있고, 기판(300)으로부터 성장된 에피층(epitaxial layer)을 포함할 수도 있다. 액티브 핀(F)은 제1 방향(X)을 따라서 길게 연장될 수 있다. 필드 절연막(310)은 기판(300)의 상면과 액티브 핀(F)의 측면의 일부를 덮을 수 있다.The active fin F is formed on the substrate 300 . In particular, the active fin F may be formed to protrude from the substrate 300 . In particular, the active fin F may be formed to protrude from the substrate 300 in the third direction Z. The active fin F may be a part of the substrate 300 or may include an epitaxial layer grown from the substrate 300 . The active fin F may extend long in the first direction X. The field insulating layer 310 may cover an upper surface of the substrate 300 and a portion of a side surface of the active fin F.

제1 게이트 구조물(GS1)은 액티브 핀(F) 상에, 액티브 핀(F)과 교차하는 방향으로 형성될 수 있다. 제1 게이트 구조물(GS1)은 제2 방향(Y)을 따라서 길게 연장될 수 있다. The first gate structure GS1 may be formed on the active fin F in a direction crossing the active fin F. The first gate structure GS1 may extend long in the second direction Y.

제1 게이트 구조물(GS1)은 액티브 핀(F) 상에 순차적으로 형성된 제3 게이트 절연막(330), 제5 배리어막(341), 제3 산화막(343), 제6 배리어막(342), 제3 게이트 전극(350)과, 제3 게이트 절연막(330) 및 제5 배리어막(341)의 측면에 형성된 제3 게이트 스페이서(360) 등을 포함할 수 있다. 이러한 구조로 인해 액티브 핀(F)의 양 측면과 상면에 채널이 형성될 수 있다.The first gate structure GS1 includes a third gate insulating layer 330 , a fifth barrier layer 341 , a third oxide layer 343 , a sixth barrier layer 342 , and a third gate insulating layer 330 sequentially formed on the active fin F . It may include a third gate electrode 350 , a third gate insulating layer 330 , and a third gate spacer 360 formed on side surfaces of the fifth barrier layer 341 , and the like. Due to this structure, channels may be formed on both sides and top surfaces of the active fin F.

제3 게이트 절연막(330)은 액티브 핀(F) 상에 형성될 수 있다. 다만, 제3 게이트 절연막(330)과 액티브 핀(F) 사이에는 인터페이스막이 더 형성될 수도 있다. 제3 게이트 절연막(330)은 제3 게이트 스페이서(360)의 측벽을 따라 컨포말하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 게이트 절연막(330)은 제5 배리어막(341)과 제3 게이트 스페이서(360)의 사이에 배치될 수 있다. The third gate insulating layer 330 may be formed on the active fin F. However, an interface layer may be further formed between the third gate insulating layer 330 and the active fin F. The third gate insulating layer 330 may be conformally formed along sidewalls of the third gate spacer 360 . For example, the third gate insulating layer 330 may be disposed between the fifth barrier layer 341 and the third gate spacer 360 .

제3 게이트 절연막(330)은 고유전율(high-k)을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제3 게이트 절연막(330)은, 예를 들어, HfSiON, HfO2, ZrO2, Ta2O5, TiO2, SrTiO3, BaTiO3, 및 SrTiO3로 구성된 그룹에서 선택된 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. The third gate insulating layer 330 may include a material having a high dielectric constant (high-k). Specifically, the third gate insulating layer 330 may be, for example, any one selected from the group consisting of HfSiON, HfO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 , TiO 2 , SrTiO 3 , BaTiO 3 , and SrTiO 3 . may include.

한편, 제3 게이트 절연막(330)은 형성하고자 하는 소자의 종류에 따라 적절한 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 게이트 절연막(330)이 HfO2인 경우에, 제3 게이트 절연막(330)은 약 50Å 이하의(약 5Å 내지 50Å)의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the third gate insulating layer 330 may be formed to have an appropriate thickness according to the type of device to be formed. For example, when the third gate insulating layer 330 is made of HfO 2 , the third gate insulating layer 330 may be formed to a thickness of about 50 Å or less (about 5 Å to 50 Å), but is not limited thereto.

제5 배리어막(341)은 제3 게이트 절연막(330) 상에 형성될 수 있다. 제5 배리어막(341)은 제3 게이트 절연막(330)과 접촉되어 형성될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제5 배리어막(341)은 후술할 제3 게이트 스페이서(360)의 측벽을 따라 상부로 연장될 수 있다.The fifth barrier layer 341 may be formed on the third gate insulating layer 330 . The fifth barrier layer 341 may be formed in contact with the third gate insulating layer 330 . According to some embodiments of the present disclosure, as shown in FIG. 5 , the fifth barrier layer 341 may extend upward along the sidewall of the third gate spacer 360 , which will be described later.

제5 배리어막(341)은 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, TiN막을 포함할 수 있다. 제5 배리어막(341)은 형성하고자 하는 소자의 종류에 따라 적절한 두께로 형성할 수 있다. 제5 배리어막(341)은 예를 들어, 약 5 내지 25Å 정도의 두께로 형성될 수 있다. The fifth barrier layer 341 may include a conductive material, for example, a TiN layer. The fifth barrier layer 341 may be formed to have an appropriate thickness according to the type of device to be formed. The fifth barrier layer 341 may be formed to a thickness of, for example, about 5 to about 25 Å.

제5 배리어막(341)과 후술할 제6 배리어막(342)은 제3 게이트 전극(350)과 제3 게이트 절연막(330) 사이에서 접착막(adhesion layer)의 역할을 할 수 있다. 제5 배리어막(341)은 예를 들어, 화학적 기상 증착법(CVD) 또는 원자층 증착법(ALD) 등을 이용하여, 제3 게이트 스페이서(360)의 측벽을 따라 컨포말하게 형성될 수 있다. The fifth barrier layer 341 and the sixth barrier layer 342 to be described later may serve as an adhesion layer between the third gate electrode 350 and the third gate insulating layer 330 . The fifth barrier layer 341 may be conformally formed along the sidewall of the third gate spacer 360 using, for example, chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD).

제3 산화막(343)은 제5 배리어막(341) 상에 형성될 수 있다. 제3 산화막(343)은 특히, 제5 배리어막(341)과 제6 배리어막(342) 사이에 형성되어, 제3 게이트 전극(350)에 포함되는 육불화텅스텐(WF6)으로부터 발생한 불소(F) 이온이 제3 게이트 절연막(130)을 향해 침투하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. The third oxide layer 343 may be formed on the fifth barrier layer 341 . In particular, the third oxide film 343 is formed between the fifth barrier film 341 and the sixth barrier film 342 , and fluorine (F) generated from tungsten hexafluoride (WF6) included in the third gate electrode 350 . ) may serve to prevent ions from penetrating toward the third gate insulating layer 130 .

본 발명의 몇몇 실시예에서, 제3 산화막(343)은 제5 배리어막(341)을 산소 환경에 노출시켜, 자연 산화 현상을 이용하여 형성될 수 있다. 제5 배리어막(341)과 후술할 제6 배리어막(342)은 결정질 상태로 형성될 수 있으며, 이에 따라 제5 배리어막(341) 및 제6 배리어막(342)은 불소(F) 이온에 대해 물리적 이동 경로를 제공할 수 있다. 이러한 불소(F) 이온이 확산되는 것을 차단하기 위해 제3 산화막(343)을 형성한다. In some embodiments of the present invention, the third oxide layer 343 may be formed using a natural oxidation phenomenon by exposing the fifth barrier layer 341 to an oxygen environment. The fifth barrier film 341 and the sixth barrier film 342 to be described later may be formed in a crystalline state, and accordingly, the fifth barrier film 341 and the sixth barrier film 342 are protected against fluorine (F) ions. It can provide a physical path for movement. A third oxide layer 343 is formed to block diffusion of such fluorine (F) ions.

여기에서, 제3 산화막(343)은 제5 배리어막(341)에 포함된 물질(예를 들어, Ti)의 산화물(예를 들어, TiO2)을 포함할 수 있으며, 제3 산화막(343)의 두께는 예를 들어, 20Å 이하로 형성될 수 있다. 제3 산화막(343)은 불소(F) 이온이 확산되는 경로를 차단하는 역할을 할 수 있도록 비정질 상태로 형성될 수 있다. Here, the third oxide layer 343 may include an oxide (eg, TiO 2 ) of a material (eg, Ti) included in the fifth barrier layer 341 , and the third oxide layer 343 . The thickness of may be formed to be, for example, 20 Å or less. The third oxide layer 343 may be formed in an amorphous state to block a path through which fluorine (F) ions are diffused.

제6 배리어막(342)은 제3 산화막(343) 상에 형성된다. 제6 배리어막(342)은 제5 배리어막(341)과 동일 물질을 포함할 수 있다. 제6 배리어막(342)은 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, TiN막을 포함할 수 있다. 제6 배리어막(342)은 형성하고자 하는 소자의 종류에 따라 적절한 두께로 형성할 수 있다. 제6 배리어막(342)은 예를 들어, 약 5 내지 25Å 정도의 두께로 형성될 수 있다. The sixth barrier layer 342 is formed on the third oxide layer 343 . The sixth barrier layer 342 may include the same material as the fifth barrier layer 341 . The sixth barrier layer 342 may include a conductive material, for example, a TiN layer. The sixth barrier layer 342 may be formed to have an appropriate thickness according to the type of device to be formed. The sixth barrier layer 342 may be formed to a thickness of, for example, about 5 to 25 Å.

제5 배리어막(341)과 제6 배리어막(342)은 제3 게이트 전극(350)과 제3 게이트 절연막(330) 사이에서 접착막(adhesion layer)의 역할을 할 수 있다. 제6 배리어막(342)은 예를 들어, 화학적 기상 증착법(CVD) 또는 원자층 증착법(ALD) 등을 이용하여, 제3 게이트 스페이서(360)의 측벽을 따라 컨포말하게 형성될 수 있다. The fifth barrier layer 341 and the sixth barrier layer 342 may serve as an adhesion layer between the third gate electrode 350 and the third gate insulating layer 330 . The sixth barrier layer 342 may be conformally formed along the sidewall of the third gate spacer 360 using, for example, chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD).

제3 게이트 전극(350)은 제6 배리어막(342) 상에 형성된다. 제3 게이트 전극(350)은 도전성을 갖는 물질, 예를 들어, 텅스텐(W) 또는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The third gate electrode 350 is formed on the sixth barrier layer 342 . The third gate electrode 350 may include a conductive material, for example, tungsten (W) or aluminum (Al), but is not limited thereto.

제3 게이트 스페이서(360)는 제1 게이트 구조물(GS1)의 측면 중 적어도 일 측에 형성될 수 있다. 제3 게이트 스페이서(360)는 질화막, 산질화막, low-k 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The third gate spacer 360 may be formed on at least one side of the side surfaces of the first gate structure GS1 . The third gate spacer 360 may include at least one of a nitride layer, an oxynitride layer, and a low-k material.

또한, 제3 게이트 스페이서(360)는 일 측면을 곡선으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제3 게이트 스페이서(360)의 형상은 이와 다를 수 있다. 예를 들어, 제3 게이트 스페이서(360)의 형상은, 도시된 것과 달리, I자형 또는 L자형으로 형성될 수 있다. In addition, although one side of the third gate spacer 360 is shown as a curved line, the present invention is not limited thereto, and the shape of the third gate spacer 360 may be different from this. For example, the third gate spacer 360 may have an I-shape or an L-shape, different from that illustrated.

또한, 도면에서는 제3 게이트 스페이서(360)가 단일 층으로 형성되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 복수 층으로 형성될 수도 있다.In addition, although it is illustrated that the third gate spacer 360 is formed of a single layer in the drawings, the present invention is not limited thereto, and may be formed of a plurality of layers.

한편, 제3 소오스/드레인 영역(410)은 제1 게이트 구조물(GS1)의 양 측 중 적어도 일 측에 형성되고, 액티브 핀(F) 내에 형성될 수 있다. 제3 소오스/드레인 영역(410)과 제1 게이트 구조물(GS1)은 제3 게이트 스페이서(360)에 의하여 절연될 수 있다. Meanwhile, the third source/drain region 410 may be formed on at least one side of both sides of the first gate structure GS1 and may be formed in the active fin F. The third source/drain region 410 and the first gate structure GS1 may be insulated by the third gate spacer 360 .

반도체 장치(5)가 NMOS 트랜지스터인 경우, 제3 소오스/드레인 영역(410)은 기판(300)과 동일 물질 또는, 인장 스트레스 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(300)이 Si일 때, 소오스/드레인 영역은 Si이거나, Si보다 격자 상수가 작은 물질(예를 들어, SiC, SiP)일 수 있다. 인장 스트레스 물질은 제1 게이트 구조물(GS1) 하부의 액티브 핀(F), 즉 채널 영역에 인장 스트레스를 가하여 채널 영역의 캐리어의 이동도(mobility)를 향상시킬 수 있다. When the semiconductor device 5 is an NMOS transistor, the third source/drain region 410 may include the same material as the substrate 300 or a tensile stress material. For example, when the substrate 300 is made of Si, the source/drain regions may be Si or a material having a lattice constant smaller than that of Si (eg, SiC or SiP). The tensile stress material may apply tensile stress to the active fin F under the first gate structure GS1 , that is, the channel region to improve carrier mobility in the channel region.

한편, 반도체 장치(5)가 PMOS 트랜지스터인 경우, 제3 소오스/드레인 영역(410)은 압축 스트레스 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 압축 스트레스 물질은 Si에 비해서 격자 상수가 큰 물질일 수 있고, 예를 들어 SiGe일 수 있다. 압축 스트레스 물질은 제1 게이트 구조물(GS1) 하부의 액티브 핀(F), 즉 채널 영역에 압축 스트레스를 가하여 채널 영역의 캐리어의 이동도를 향상시킬 수 있다. Meanwhile, when the semiconductor device 5 is a PMOS transistor, the third source/drain region 410 may include a compressive stress material. For example, the compressive stress material may be a material having a lattice constant greater than that of Si, for example, SiGe. The compressive stress material may improve carrier mobility in the channel region by applying compressive stress to the active fin F under the first gate structure GS1 , that is, the channel region.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 제3 소오스/드레인 영역(410)은 에피택셜 성장(epitaxial growth)을 통해 형성할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments of the present invention, the third source/drain region 410 may be formed through epitaxial growth, but the present invention is not limited thereto.

제1 층간 절연막(500)은 예를 들어, 저유전율 물질, 산화막, 질화막 및 산질화막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 저유전율 물질은 예를 들어, FOX(Flowable Oxide), TOSZ(Tonen SilaZen), USG(Undoped Silica Glass), BSG(Borosilica Glass), PSG(PhosphoSilaca Glass), BPSG(BoroPhosphoSilica Glass), PRTEOS(Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate), FSG(Fluoride Silicate Glass), HDP(High Density Plasma), PEOX(Plasma Enhanced Oxide), FCVD(Flowable CVD) 또는 이들의 조합으로 이뤄질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The first interlayer insulating layer 500 may include, for example, at least one of a low-k material, an oxide layer, a nitride layer, and an oxynitride layer. The low dielectric constant material is, for example, Flowable Oxide (FOX), Tonen SilaZen (TOSZ), Undoped Silica Glass (USG), Borosilica Glass (BSG), PhosphoSilaca Glass (PSG), BoroPhosphoSilica Glass (BPSG), Plasma Enhanced Tetra (PRTEOS). Ethyl Ortho Silicate), Fluoride Silicate Glass (FSG), High Density Plasma (HDP), Plasma Enhanced Oxide (PEOX), Flowable CVD (FCVD), or a combination thereof, but is not limited thereto.

도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 반도체 장치의 사시도이다. 도 9는 도 8의 C1-C1과 C2-C2를 절단한 단면도이다. 도 10은 도 8의 D1-D1과 D2-D2를 절단한 단면도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 제5 실시예에 따른 반도체 장치를 설명한 것과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다. 8 is a perspective view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention. 9 is a cross-sectional view taken along lines C1-C1 and C2-C2 of FIG. 8 . FIG. 10 is a cross-sectional view taken along lines D1-D1 and D2-D2 of FIG. 8 . For convenience of description, descriptions of parts substantially the same as those of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention will be omitted.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 반도체 장치(6)는, 기판(300, 300′), 제1 필드 절연막(310), 제1 액티브 핀(F1), 제3 게이트 절연막(330), 제5 배리어막(341), 제3 게이트 스페이서(360), 제3 소오스/드레인 영역(410), 제1 층간 절연막(500), 제2 필드 절연막(310′), 제2 액티브 핀(F2), 제4 게이트 절연막(330′), 제7 배리어막(341′), 제4 산화막(343′), 제8 배리어막(342′), 제4 게이트 전극(350′), 제4 게이트 스페이서(360′), 제4 소오스/드레인 영역(410′), 제2 층간 절연막(500′) 등을 포함할 수 있다.8 to 10 , a semiconductor device 6 according to a sixth embodiment of the present invention includes substrates 300 and 300 ′, a first field insulating layer 310 , a first active fin F1 , and a first 3 gate insulating layer 330 , fifth barrier layer 341 , third gate spacer 360 , third source/drain region 410 , first interlayer insulating layer 500 , second field insulating layer 310 ′; The second active fin F2, the fourth gate insulating film 330', the seventh barrier film 341', the fourth oxide film 343', the eighth barrier film 342', the fourth gate electrode 350' ), a fourth gate spacer 360 ′, a fourth source/drain region 410 ′, a second interlayer insulating layer 500 ′, and the like.

반도체 장치(6)에서, 기판(300, 300′)은 제1 영역(Ⅰ)과 제2 영역(Ⅱ)을 포함할 수 있다. 제1 영역(Ⅰ)과 제2 영역(Ⅱ)은 예를 들어, STI(Shallow Trench Isolation)와 같은 필드 절연막에 의해 구분될 수 있다. 여기에서, 제1 영역(Ⅰ)은 제1 게이트 구조물(GS1)을 포함하는 제1 트랜지스터(TR1)의 채널 길이가 제3 길이(W3)인 영역이고, 제2 영역(Ⅱ)은 제2 게이트 구조물(GS2)을 포함하는 제2 트랜지스터(TR2)의 채널 길이가 제4 길이(W4)인 영역일 수 있다. 여기에서, 제3 길이(W3)와 제4 길이(W4)는 서로 다르며, 예를 들어, 제4 길이(W4)가 제3 길이(W3)보다 클 수 있다. 여기에서, 채널 길이란, 제1 트랜지스터(TR1)와 제2 트랜지스터(TR2) 각각의 인접하는 소오스/드레인 사이의 거리로 정의된다.In the semiconductor device 6 , the substrates 300 and 300 ′ may include a first region (I) and a second region (II). The first region (I) and the second region (II) may be divided by, for example, a field insulating layer such as shallow trench isolation (STI). Here, the first region (I) is a region in which the channel length of the first transistor TR1 including the first gate structure GS1 is the third length W3, and the second region (II) is the second gate The channel length of the second transistor TR2 including the structure GS2 may be the fourth length W4 . Here, the third length W3 and the fourth length W4 are different from each other, and for example, the fourth length W4 may be greater than the third length W3 . Here, the channel length is defined as a distance between adjacent sources/drains of the first transistor TR1 and the second transistor TR2 .

기판(300), 제1 필드 절연막(310), 제1 액티브 핀(F1), 제3 게이트 절연막(330), 제5 배리어막(341), 제3 게이트 스페이서(360), 제3 소오스/드레인 영역(410), 제1 층간 절연막(500)은 각각, 위에서 설명한 구성 요소들과 실질적으로 동일하다. 다만, 제5 배리어막(341)의 두께는 제7 배리어막(341′)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 제5 배리어막(341)은 제3 게이트 절연막(330)에 의해 정의된 공간을 채울 수 있다. 제5 배리어막(341)은 평평한(flat) 상면을 가질 수 있다. Substrate 300 , first field insulating layer 310 , first active fin F1 , third gate insulating layer 330 , fifth barrier layer 341 , third gate spacer 360 , third source/drain Each of the region 410 and the first interlayer insulating layer 500 is substantially the same as the above-described components. However, the thickness of the fifth barrier layer 341 may be thicker than the thickness of the seventh barrier layer 341 ′. The fifth barrier layer 341 may fill a space defined by the third gate insulating layer 330 . The fifth barrier layer 341 may have a flat top surface.

또한, 기판(300′), 제2 필드 절연막(310′), 제2 액티브 핀(F2), 제4 게이트 절연막(330′), 제7 배리어막(341′), 제4 산화막(343′), 제8 배리어막(342′), 제4 게이트 전극(350′), 제4 게이트 스페이서(360′), 제4 소오스/드레인 영역(410′), 제2 층간 절연막(500′)은 각각, 위에서 설명한 기판(300), 제1 필드 절연막(310), 액티브 핀(F), 제3 게이트 절연막(330), 제5 배리어막(341), 제3 산화막(343), 제6 배리어막(342), 제3 게이트 전극(350), 제3 게이트 스페이서(360), 제3 소오스/드레인 영역(410), 제1 층간 절연막(500)들과 실질적으로 동일하다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제7 배리어막(341′), 제4 산화막(343′), 제8 배리어막(342′)은 각각 오목한 형상(concave shape)을 가질 수 있다. In addition, the substrate 300', the second field insulating layer 310', the second active fin F2, the fourth gate insulating layer 330', the seventh barrier layer 341', and the fourth oxide layer 343'. , the eighth barrier film 342', the fourth gate electrode 350', the fourth gate spacer 360', the fourth source/drain region 410', and the second interlayer insulating film 500' are each, The above-described substrate 300 , the first field insulating layer 310 , the active fin F, the third gate insulating layer 330 , the fifth barrier layer 341 , the third oxide layer 343 , and the sixth barrier layer 342 . ), the third gate electrode 350 , the third gate spacer 360 , the third source/drain region 410 , and the first interlayer insulating layer 500 are substantially the same. In some embodiments of the present invention, each of the seventh barrier layer 341 ′, the fourth oxide layer 343 ′, and the eighth barrier layer 342 ′ may have a concave shape.

도 11 내지 13은 본 발명의 제7 실시예에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 회로도 및 레이아웃도이다. 11 to 13 are circuit diagrams and layout diagrams for explaining a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

도 13은 도 12의 레이아웃도에서, 다수의 핀과 다수의 게이트 구조물만을 도시한 것이다. 상술한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는 핀형 트랜지스터를 사용하는 일반적인 로직소자로 구성된 모든 장치에 적용가능하나, 도 11 내지 도 13은 예시적으로 SRAM을 도시한다.13 illustrates only a plurality of fins and a plurality of gate structures in the layout diagram of FIG. 12 . Although the above-described semiconductor device according to some embodiments of the present invention is applicable to all devices including general logic devices using pin-type transistors, FIGS. 11 to 13 show SRAMs by way of example.

우선, 도 11을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 반도체 장치는 전원 노드(Vcc)와 접지 노드(Vss) 사이에 병렬 연결된 한 쌍의 인버터(inverter)(INV1, INV2)와, 각각의 인버터(INV1, INV2)의 출력 노드에 연결된 제1 패스 트랜지스터(PS1) 및 제2 패스 트랜지스터(PS2)를 포함할 수 있다. First, referring to FIG. 11 , a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention includes a pair of inverters INV1 and INV2 connected in parallel between a power node Vcc and a ground node Vss, respectively. may include a first pass transistor PS1 and a second pass transistor PS2 connected to output nodes of the inverters INV1 and INV2.

제1 패스 트랜지스터(PS1)와 제2 패스 트랜지스터(PS2)는 각각 비트 라인(BL)과 상보 비트 라인(/BL)과 연결될 수 있다. 제1 패스 트랜지스터(PS1)와 제2 패스 트랜지스터(PS2)의 게이트는 워드 라인(WL)과 연결될 수 있다.The first pass transistor PS1 and the second pass transistor PS2 may be respectively connected to the bit line BL and the complementary bit line /BL. Gates of the first pass transistor PS1 and the second pass transistor PS2 may be connected to the word line WL.

제1 인버터(INV1)는 직렬로 연결된 제1 풀업 트랜지스터(PU1)와 제1 풀다운 트랜지스터(PD1)를 포함하고, 제2 인버터(INV2)는 직렬로 연결된 제2 풀업 트랜지스터(PU2)와 제2 풀다운 트랜지스터(PD2)를 포함한다. The first inverter INV1 includes a first pull-up transistor PU1 and a first pull-down transistor PD1 connected in series, and the second inverter INV2 includes a second pull-up transistor PU2 and a second pull-down transistor connected in series. and a transistor PD2.

제1 풀업 트랜지스터(PU1)와 제2 풀업 트랜지스터(PU2)은 PMOS 트랜지스터이고, 제1 풀다운 트랜지스터(PD1)와 제2 풀다운 트랜지스터(PD2)는 NMOS 트랜지스터일 수 있다.The first pull-up transistor PU1 and the second pull-up transistor PU2 may be PMOS transistors, and the first pull-down transistor PD1 and the second pull-down transistor PD2 may be NMOS transistors.

또한, 제1 인버터(INV1) 및 제2 인버터(INV2)는 하나의 래치회로(latch circuit)를 구성하기 위하여, 제1 인버터(INV1)의 입력 노드가 제2 인버터(INV2)의 출력 노드와 연결되고, 제2 인버터(INV2)의 입력 노드는 제1 인버터(INV1)의 출력 노드와 연결될 수 있다.In addition, the input node of the first inverter INV1 is connected to the output node of the second inverter INV2 so that the first inverter INV1 and the second inverter INV2 constitute one latch circuit. and an input node of the second inverter INV2 may be connected to an output node of the first inverter INV1 .

여기서, 도 11 내지 도 13를 참조하면, 서로 이격된 제1 액티브 핀(F1), 제2 액티브 핀(F2), 제3 액티브 핀(F3), 제4 액티브 핀(F4)은 일 방향(예를 들어, 도 12의 상하 방향)으로 길게 연장되도록 형성된다. Here, referring to FIGS. 11 to 13 , the first active fin F1 , the second active fin F2 , the third active fin F3 , and the fourth active fin F4 spaced apart from each other in one direction (eg, For example, it is formed to extend long in the vertical direction of FIG. 12 ).

또한, 제1 게이트 구조물(351), 제2 게이트 구조물(352), 제3 게이트 구조물(353), 제4 게이트 구조물(354)은 타 방향(예를 들어, 도 12의 좌우 방향)으로 길게 연장되고, 제1 액티브 핀(F1) 내지 제4 액티브 핀(F4)과 교차하는 방향으로 형성된다. In addition, the first gate structure 351 , the second gate structure 352 , the third gate structure 353 , and the fourth gate structure 354 extend long in the other direction (eg, the left-right direction in FIG. 12 ). and is formed in a direction crossing the first active fins F1 to F4.

구체적으로, 제1 게이트 구조물(351)은 제1 액티브 핀(F1)과 제2 액티브 핀(F2)을 완전히 교차하고, 제3 액티브 핀(F3)의 종단의 일부와 오버랩되도록 형성될 수 있다. 제3 게이트 구조물(353)은 제4 액티브 핀(F4)과 제3 액티브 핀(F3)을 완전히 교차하고, 제2 액티브 핀(F2)의 종단의 일부와 오버랩되도록 형성될 수 있다. 제2 게이트 구조물(352), 제4 게이트 구조물(354)은 각각 제1 액티브 핀(F1), 제4 액티브 핀(F4)과 교차하도록 형성될 수 있다.Specifically, the first gate structure 351 may be formed to completely cross the first active fin F1 and the second active fin F2 and overlap a portion of an end of the third active fin F3 . The third gate structure 353 may be formed to completely cross the fourth active fin F4 and the third active fin F3 and overlap a portion of an end of the second active fin F2 . The second gate structure 352 and the fourth gate structure 354 may be formed to cross the first active fin F1 and the fourth active fin F4, respectively.

도 12에 도시된 것과 같이, 제1 풀업 트랜지스터(PU1)는 제1 게이트 구조물(351)과 제2 액티브 핀(F2)이 교차되는 영역 주변에 정의되고, 제1 풀다운 트랜지스터(PD1)는 제1 게이트 구조물(351)과 제1 액티브 핀(F1)이 교차되는 영역 주변에 정의되고, 제1 패스 트랜지스터(PS1)는 제2 게이트 구조물(352)과 제1 액티브 핀(F1)이 교차되는 영역 주변에 정의된다. 12 , the first pull-up transistor PU1 is defined around a region where the first gate structure 351 and the second active fin F2 intersect, and the first pull-down transistor PD1 is the first It is defined around a region where the gate structure 351 and the first active fin F1 intersect, and the first pass transistor PS1 is formed around a region where the second gate structure 352 and the first active fin F1 intersect. is defined in

제2 풀업 트랜지스터(PU2)는 제3 게이트 구조물(353)과 제3 액티브 핀(F3)이 교차되는 영역 주변에 정의되고, 제2 풀다운 트랜지스터(PD2)는 제3 게이트 구조물(353)과 제4 액티브 핀(F4)이 교차되는 영역 주변에 정의되고, 제2 패스 트랜지스터(PS2)는 제4 게이트 구조물(354)과 제4 액티브 핀(F4)이 교차되는 영역 주변에 정의된다.The second pull-up transistor PU2 is defined around a region where the third gate structure 353 and the third active fin F3 intersect, and the second pull-down transistor PD2 includes the third gate structure 353 and the fourth gate structure 353 . The active fin F4 is defined around the intersecting region, and the second pass transistor PS2 is defined around the intersecting region of the fourth gate structure 354 and the fourth active fin F4 .

명확하게 도시하지 않았으나, 제1 내지 제4 게이트 구조물(351~354)과, 제1 내지 제4 액티브 핀(F1~F4)이 교차되는 영역의 양측에는 리세스가 형성되고, 리세스 내에 소오스/드레인 영역이 형성될 수 있으며, 다수의 컨택(361)이 형성될 수 있다. Although not clearly shown, recesses are formed on both sides of a region where the first to fourth gate structures 351 to 354 and the first to fourth active fins F1 to F4 intersect, and the source/ A drain region may be formed, and a plurality of contacts 361 may be formed.

뿐만 아니라, 공유 컨택(shared contact)(362)은 제2 액티브 핀(F2), 제3 게이트 구조물(353)과, 배선(371)을 동시에 연결한다. 공유 컨택(363)은 제3 액티브 핀(F3), 제1 게이트 구조물(351)과, 배선(372)을 동시에 연결한다. In addition, the shared contact 362 simultaneously connects the second active fin F2 , the third gate structure 353 and the wiring 371 . The shared contact 363 simultaneously connects the third active fin F3 , the first gate structure 351 , and the wiring 372 .

제1 풀업 트랜지스터(PU1), 제1 풀다운 트랜지스터(PD1), 제1 패스 트랜지스터(PS1), 제2 풀업 트랜지스터(PU2), 제2 풀다운 트랜지스터(PD2), 제2 패스 트랜지스터(PS2)로는 예를 들어, 앞서 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 장치가 채용될 수 있다.Examples of the first pull-up transistor PU1 , the first pull-down transistor PD1 , the first pass transistor PS1 , the second pull-up transistor PU2 , the second pull-down transistor PD2 , and the second pass transistor PS2 include For example, the semiconductor device according to the embodiments of the present invention described above may be employed.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to some embodiments of the present invention will be described.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다. 도 15 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다.14 is a flowchart sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 15 to 20 are intermediate steps for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 14 내지 도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 우선, 기판(100) 상에 트렌치를 포함하는 층간 절연막 패턴(IL)을 형성한다(S100).14 to 20 , in the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, first, an interlayer insulating layer pattern IL including a trench is formed on a substrate 100 ( S100 ).

구체적으로, 기판(100) 상에 더미 게이트 패턴(DG)과, 더미 스페이서 패턴(DS)과, 층간 절연막 패턴(IL)을 형성한 후, 더미 게이트 패턴(DG)을 제거하여 트렌치를 형성한다. 층간 절연막 패턴(IL)을 형성하기 전에, 더미 게이트 패턴(DG)과 더미 스페이서 패턴(DS)을 마스크로 이용하여, 기판(100) 내에 제1 소오스/드레인 영역(170)을 형성할 수 있다. Specifically, after forming the dummy gate pattern DG, the dummy spacer pattern DS, and the interlayer insulating layer pattern IL on the substrate 100 , the dummy gate pattern DG is removed to form a trench. Before forming the interlayer insulating layer pattern IL, the first source/drain regions 170 may be formed in the substrate 100 using the dummy gate pattern DG and the dummy spacer pattern DS as masks.

이어서, 트렌치의 바닥면 상에 제1 게이트 절연막(130)을 형성한다(S110). 그리고, 제1 게이트 절연막(130) 상에 제1 배리어막(141)을 형성한다(S120). 제1 배리어막(141)은 더미 스페이서 패턴(DS)의 측벽을 따라 컨포말하게 형성할 수 있다. 제1 배리어막(141)은 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, TiN막을 포함할 수 있다. 제1 배리어막(141)은 형성하고자 하는 소자의 종류에 따라 적절한 두께로 형성할 수 있다. 제1 배리어막(141)은 예를 들어, 약 5 내지 25Å 정도의 두께로 형성될 수 있다. Next, a first gate insulating layer 130 is formed on the bottom surface of the trench ( S110 ). Then, a first barrier layer 141 is formed on the first gate insulating layer 130 ( S120 ). The first barrier layer 141 may be conformally formed along the sidewall of the dummy spacer pattern DS. The first barrier layer 141 may include a conductive material, for example, a TiN layer. The first barrier layer 141 may be formed to have an appropriate thickness according to the type of device to be formed. The first barrier layer 141 may be formed to a thickness of, for example, about 5 to 25 Å.

이어서, 제1 배리어막(141)을 산소 환경에 노출시켜, 제1 배리어막(141) 상에 제1 산화막(143)을 형성한다(S130). 여기에서, 제1 산화막(143)은 제1 배리어막(141)에 포함된 물질(예를 들어, Ti)의 산화물(예를 들어, TiO2)을 포함할 수 있으며, 제1 산화막(143)의 두께는 예를 들어, 20Å 이하로 형성될 수 있다. 제1 산화막(143)은 불소(F) 이온이 확산되는 경로를 차단하는 역할을 할 수 있도록 비정질 상태로 형성될 수 있다. Next, the first barrier layer 141 is exposed to an oxygen environment to form a first oxide layer 143 on the first barrier layer 141 ( S130 ). Here, the first oxide layer 143 may include an oxide (eg, TiO 2 ) of a material (eg, Ti) included in the first barrier layer 141 , and the first oxide layer 143 . The thickness of may be formed to be, for example, 20 Å or less. The first oxide layer 143 may be formed in an amorphous state so as to block a path through which fluorine (F) ions are diffused.

이어서, 제1 산화막(143) 상에 제2 배리어막(142)을 형성한다(S140). 여기에서, 제2 배리어막(142)은 제1 배리어막(141)과 동일 물질을 포함할 수 있다. 제2 배리어막(142)은 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, TiN막을 포함할 수 있다. 제2 배리어막(142)은 형성하고자 하는 소자의 종류에 따라 적절한 두께로 형성할 수 있다. 제2 배리어막(142)은 예를 들어, 약 5 내지 25Å 정도의 두께로 형성될 수 있다. Next, a second barrier layer 142 is formed on the first oxide layer 143 ( S140 ). Here, the second barrier layer 142 may include the same material as the first barrier layer 141 . The second barrier layer 142 may include a conductive material, for example, a TiN layer. The second barrier layer 142 may be formed to have an appropriate thickness according to the type of device to be formed. The second barrier layer 142 may be formed to a thickness of, for example, about 5 to about 25 Å.

이어서, 제2 배리어막(142) 상에 제1 게이트 전극(150)을 형성한다(S150). 제1 게이트 전극(150)은 도전성을 갖는 물질, 예를 들어, 텅스텐(W) 또는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. Next, the first gate electrode 150 is formed on the second barrier layer 142 ( S150 ). The first gate electrode 150 may include a conductive material, for example, tungsten (W) or aluminum (Al).

이어서, 평탄화 공정과 식각 공정을 이용하여, 도 17에서의 반도체 장치를 제조한다. Next, the semiconductor device of FIG. 17 is manufactured using a planarization process and an etching process.

도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다. 도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면이다. 설명의 편의상, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명한 것과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다. 21 is a flowchart sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. 22 is an intermediate step view for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. For convenience of description, descriptions of parts substantially the same as those described in the method of manufacturing a semiconductor device according to an exemplary embodiment will be omitted.

도 21 및 도 22를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 제1 게이트 절연막(130)을 형성하기 전에, 제1 인터페이스막(120)을 더 형성할 수 있다(S105).21 and 22 , in the method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, before forming the first gate insulating layer 130 , the first interface layer 120 may be further formed ( S105).

제1 인터페이스막(120)은 기판(100) 상에 형성되며, 기판(100)과 제1 게이트 절연막(130) 사이에 형성될 수 있다. The first interface layer 120 is formed on the substrate 100 , and may be formed between the substrate 100 and the first gate insulating layer 130 .

제1 인터페이스막(120)은 기판(100)과 제1 게이트 절연막(130) 사이의 불량 계면을 방지하는 역할을 할 수 있다. 제1 인터페이스막(120)은 유전율(k)이 9 이하인 저유전 물질층, 예를 들면 실리콘 산화막(k는 약 4) 또는 실리콘 산질화막 (산소 원자 및 질소 원자 함량에 따라 k는 약 4~8)을 포함할 수 있다. 또는, 제1 인터페이스막(120)은 실리케이트로 이루어질 수도 있으며, 상기 예시된 막들의 조합으로 이루어질 수도 있다.The first interface layer 120 may serve to prevent a defective interface between the substrate 100 and the first gate insulating layer 130 . The first interface layer 120 is a low-k material layer having a dielectric constant k of 9 or less, for example, a silicon oxide layer (k is about 4) or a silicon oxynitride layer (k is about 4-8 depending on the content of oxygen atoms and nitrogen atoms). ) may be included. Alternatively, the first interface layer 120 may be formed of silicate or a combination of the above-described layers.

이하에서는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 포함하는 전자 시스템을 설명하기로 한다. 도 23은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 포함하는 전자 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.Hereinafter, an electronic system including a semiconductor device according to some embodiments of the present invention will be described. 23 is a schematic block diagram illustrating an electronic system including a semiconductor device according to some embodiments of the present invention.

도 23을 참조하면, 전자 시스템은 제어 장치(510; CONTROLLER), 인터페이스(520; INTERFACE), 입출력 장치(530; I/O), 기억 장치(540; MEMORY), 전원 공급 장치(550; POWER SUPPLY), 버스(560; BUS)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 23 , the electronic system includes a control device 510 (CONTROLLER), an interface 520 (INTERFACE), an input/output device 530 (I/O), a memory device 540 MEMORY, and a power supply device 550 POWER SUPPLY. ), and a bus 560 (BUS).

제어 장치(510), 인터페이스(520), 입출력 장치(530), 기억 장치(540), 전원 공급 장치(550)는 버스(560)를 통하여 서로 결합될 수 있다. 버스(560)는 데이터들이 이동되는 통로(path)에 해당한다.The control device 510 , the interface 520 , the input/output device 530 , the memory device 540 , and the power supply device 550 may be coupled to each other through the bus 560 . The bus 560 corresponds to a path through which data is moved.

제어 장치(510)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 및 이들과 유사한 기능을 수행할 수 있는 논리 소자들 중에서 적어도 하나를 포함하여 데이터를 처리할 수 있다.The control device 510 may process data by including at least one of a microprocessor, a microcontroller, and logic elements capable of performing functions similar thereto.

인터페이스(520)는 통신 네트워크로 데이터를 전송하거나 통신 네트워크로부터 데이터를 수신하는 기능을 수행할 수 있다. 인터페이스(520)는 유선 또는 무선 형태일 수 있다. 예컨대, 인터페이스(520)는 안테나 또는 유무선 트랜시버 등을 포함할 수 있다.The interface 520 may perform a function of transmitting data to or receiving data from a communication network. The interface 520 may be in a wired or wireless form. For example, the interface 520 may include an antenna or a wired/wireless transceiver.

입출력 장치(530)는 키패드(keypad) 및 디스플레이 장치 등을 포함하여 데이터를 입출력할 수 있다.The input/output device 530 may input/output data including a keypad and a display device.

기억 장치(540)는 데이터 및/또는 명령어 등을 저장할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예에 따른 반도체 장치는 기억 장치(540)의 일부 구성요소로 제공될 수 있다.The storage device 540 may store data and/or instructions. The semiconductor device according to some embodiments of the present invention may be provided as some components of the memory device 540 .

전원 공급 장치(550)는 외부에서 입력된 전원을 변환하여, 각 구성요소(510~540)에 제공할 수 있다.The power supply 550 may convert externally input power and provide it to each of the components 510 to 540 .

도 24는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치를 포함하는 전자 시스템의 응용예를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.24 is a schematic block diagram for explaining an application example of an electronic system including a semiconductor device according to some embodiments of the present invention.

도 24를 참조하면, 전자 시스템은 중앙 처리 장치(610; CPU), 인터페이스(620; INTERFACE), 주변 장치(630; PERIPHERAL DEVICE), 주 기억 장치(640; MAIN MEMORY), 보조 기억 장치(650, SECONDARY MEMORY), 버스(660; BUS)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 24 , the electronic system includes a central processing unit 610 (CPU), an interface 620; INTERFACE, a peripheral device 630; PERIPHERAL DEVICE), a main memory device 640; SECONDARY MEMORY) and a bus 660 (BUS).

중앙 처리 장치(610), 인터페이스(620), 주변 장치(630), 주 기억 장치(640), 보조 기억 장치(650)은 버스(660)을 통하여 서로 결합될 수 있다. 버스(660)은 데이터들이 이동되는 통로(path)에 해당한다.The central processing unit 610 , the interface 620 , the peripheral unit 630 , the main memory unit 640 , and the auxiliary memory unit 650 may be coupled to each other through the bus 660 . The bus 660 corresponds to a path through which data is moved.

중앙 처리 장치(610)는 제어 장치, 연산 장치 등을 포함하여 프로그램을 수행하고 데이터를 처리할 수 있다.The central processing unit 610 may include a control unit, an arithmetic unit, and the like to execute a program and process data.

인터페이스(620)는 통신 네트워크로 데이터를 전송하거나 통신 네트워크로부터 데이터를 수신하는 기능을 수행할 수 있다. 인터페이스(520)는 유선 또는 무선 형태일 수 있다. 예컨대, 인터페이스(520)는 안테나 또는 유무선 트랜시버 등을 포함할 수 있다.The interface 620 may perform a function of transmitting data to or receiving data from a communication network. The interface 520 may be in a wired or wireless form. For example, the interface 520 may include an antenna or a wired/wireless transceiver.

주변 장치(630)는 마우스, 키보드, 디스플레이 장치 및 프린터 장치 등을 포함하여 데이터를 입출력할 수 있다.The peripheral device 630 may input/output data including a mouse, a keyboard, a display device, and a printer device.

주 기억 장치(640)는 중앙 처리 장치(610)와 데이터를 송수신하고, 프로그램 수행에 필요한 데이터 및/또는 명령어 등을 저장할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예에 따른 반도체 장치는 주 기억 장치(640)의 일부 구성 요소로 제공될 수 있다.The main memory device 640 may transmit/receive data to/from the central processing unit 610 and may store data and/or instructions required for program execution. The semiconductor device according to some embodiments of the present invention may be provided as some components of the main memory device 640 .

보조 기억 장치(650)는 자기 테이프, 자기 디스크, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 디스크 등의 비휘발성 저장 장치를 포함하여 데이터 및/또는 명령어 등을 저장할 수 있다. 보조 기억 장치(650)는 전자 시스템의 전원이 차단되는 경우에도 데이터를 저장할 수 있다.The auxiliary storage device 650 may include a non-volatile storage device such as a magnetic tape, a magnetic disk, a floppy disk, a hard disk, or an optical disk to store data and/or instructions. The auxiliary storage device 650 may store data even when the power of the electronic system is cut off.

이외에도, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는 컴퓨터, UMPC (Ultra Mobile PC), 워크스테이션, 넷북(net-book), PDA (Personal Digital Assistants), 포터블(portable) 컴퓨터, 웹 타블렛(web tablet), 무선 전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), e-북(e-book), PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 블랙박스(black box), 디지털 카메라(digital camera), 3차원 수상기(3-dimensional television), 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), 정보를 무선 환경에서 송수신할 수 있는 장치, 홈 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, 컴퓨터 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, 텔레매틱스 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, RFID 장치, 또는 컴퓨팅 시스템을 구성하는 다양한 구성 요소들 중 하나 등과 같은 전자 장치의 다양한 구성 요소들 중 하나로 제공될 수 있다.In addition, the semiconductor device according to some embodiments of the present invention includes a computer, an Ultra Mobile PC (UMPC), a workstation, a net-book, a Personal Digital Assistants (PDA), a portable computer, and a web tablet. ), wireless phone, mobile phone, smart phone, e-book, PMP (portable multimedia player), portable game console, navigation device, black box (black box), digital camera, 3-dimensional television, digital audio recorder, digital audio player, digital picture recorder, digital A digital picture player, a digital video recorder, a digital video player, a device capable of transmitting and receiving information in a wireless environment, one of various electronic devices constituting a home network, a computer Provided as one of various components of an electronic device, such as one of various electronic devices constituting a network, one of various electronic devices constituting a telematics network, an RFID device, or one of various components constituting a computing system can be

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in various different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

100: 기판 120: 제1 인터페이스막
130: 제1 게이트 절연막 141: 제1 배리어막
142: 제2 배리어막 143: 제1 산화막
150: 제1 게이트 전극 160: 제1 게이트 스페이서
170: 제1 소오스/드레인 영역
100: substrate 120: first interface layer
130: first gate insulating layer 141: first barrier layer
142: second barrier film 143: first oxide film
150: first gate electrode 160: first gate spacer
170: first source/drain region

Claims (20)

기판 상에 형성된 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상에 형성된 제1 배리어막;
상기 제1 배리어막 상에 형성된 산화막;
상기 산화막 상에 형성된 제2 배리어막;
상기 제2 배리어막 상에 형성된 게이트 전극; 및
상기 기판 내에, 상기 게이트 전극의 양측에 배치되는 소오스/드레인을 포함하되,
상기 산화막은 상기 제1 배리어막에 포함된 물질이 산화되어 형성된 산화물을 포함하고
상기 산화막은 비정질인 반도체 장치.
a gate insulating film formed on the substrate;
a first barrier film formed on the gate insulating film;
an oxide film formed on the first barrier film;
a second barrier film formed on the oxide film;
a gate electrode formed on the second barrier layer; and
In the substrate, including a source/drain disposed on both sides of the gate electrode,
The oxide layer includes an oxide formed by oxidizing a material included in the first barrier layer,
The oxide film is an amorphous semiconductor device.
제 1항에 있어서,
상기 제1 배리어막은 전도성 물질을 포함하는 반도체 장치.
The method of claim 1,
The first barrier layer includes a conductive material.
제 2항에 있어서,
상기 제1 배리어막과 상기 제2 배리어막은 동일 물질을 포함하는 반도체 장치.
3. The method of claim 2,
The first barrier layer and the second barrier layer include the same material.
제 2항에 있어서,
상기 제1 배리어막은 Ti를 포함하는 반도체 장치.
3. The method of claim 2,
The first barrier layer includes Ti.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 산화막의 두께는 20Å 이하인 반도체 장치.
The method of claim 1,
The thickness of the oxide film is 20 angstroms or less.
제1 영역과 제2 영역이 정의된 기판;
상기 제1 영역에 형성된 제1 트랜지스터로서, 제1 게이트 절연막과, 상기 제1 게이트 절연막 상에 형성된 제1 배리어막과, 상기 기판 내의 제1 소오스/드레인을 포함하는 제1 트랜지스터; 및
상기 제2 영역에 형성된 제2 트랜지스터로서, 제2 게이트 절연막과, 상기 제2 게이트 절연막 상에 형성된 제2 배리어막과, 상기 제2 배리어막 상에 형성된 산화막과, 상기 산화막 상에 형성된 제3 배리어막과, 상기 제3 배리어막 상에 형성된 게이트 전극과, 상기 기판 내의 제2 소오스/드레인을 포함하는 제2 트랜지스터를 포함하되,
상기 제1 트랜지스터는 상기 게이트 전극을 미포함하고,
상기 산화막은 상기 제2 배리어막에 포함된 물질이 산화되어 형성된 산화물을 포함하고,
상기 제1 트랜지스터는 제1 채널 길이를 갖고, 상기 제2 트랜지스터는 상기 제1 채널 길이와 다른 제2 채널 길이를 갖는 반도체 장치.
a substrate having a first region and a second region defined thereon;
a first transistor formed in the first region, the first transistor including a first gate insulating layer, a first barrier layer formed on the first gate insulating layer, and first sources/drains in the substrate; and
A second transistor formed in the second region, comprising a second gate insulating film, a second barrier film formed on the second gate insulating film, an oxide film formed on the second barrier film, and a third barrier formed on the oxide film a second transistor including a film, a gate electrode formed on the third barrier film, and a second source/drain in the substrate;
the first transistor does not include the gate electrode;
The oxide layer includes an oxide formed by oxidizing a material included in the second barrier layer,
The first transistor has a first channel length, and the second transistor has a second channel length different from the first channel length.
제 7항에 있어서,
상기 제2 채널 길이는 상기 제1 채널 길이보다 큰 반도체 장치.
8. The method of claim 7,
The second channel length is greater than the first channel length.
제 7항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 배리어막은 전도성 물질을 포함하는 반도체 장치.
8. The method of claim 7,
The first to third barrier layers include a conductive material.
제 9항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 배리어막은 동일 물질을 포함하는 반도체 장치.
10. The method of claim 9,
The first to third barrier layers may include the same material.
제 9항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 배리어막은 Ti를 포함하는 반도체 장치.
10. The method of claim 9,
The first to third barrier layers include Ti.
제 7항에 있어서,
상기 산화막은 비정질인 반도체 장치.
8. The method of claim 7,
The oxide film is an amorphous semiconductor device.
제 12항에 있어서,
상기 산화막의 두께는 20Å 이하인 반도체 장치.
13. The method of claim 12,
The thickness of the oxide film is 20 angstroms or less.
기판 상에 제1 방향으로 연장되고, 상기 기판으로부터 돌출된 액티브 핀;
상기 액티브 핀 상에, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되어 형성된 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상에 형성된 제1 배리어막;
상기 제1 배리어막 상에 형성된 산화막;
상기 산화막 상에 형성된 제2 배리어막;
상기 제2 배리어막 상에 형성된 게이트 전극; 및
상기 액티브 핀 내에, 상기 게이트 전극의 양측에 배치되는 소오스/드레인을 포함하되,
상기 산화막은 상기 제1 배리어막에 포함된 물질이 산화되어 형성된 산화물을 포함하고
상기 산화막은 비정질인 반도체 장치.
an active fin extending on a substrate in a first direction and protruding from the substrate;
a gate insulating layer formed on the active fin to extend in a second direction crossing the first direction;
a first barrier film formed on the gate insulating film;
an oxide film formed on the first barrier film;
a second barrier film formed on the oxide film;
a gate electrode formed on the second barrier layer; and
In the active fin, including a source/drain disposed on both sides of the gate electrode,
The oxide layer includes an oxide formed by oxidizing a material included in the first barrier layer,
The oxide film is an amorphous semiconductor device.
기판 상에, 트렌치를 포함하는 층간 절연막을 형성하고,
상기 트렌치의 내부면 상에 게이트 절연막을 형성하고,
상기 게이트 절연막 상에 제1 배리어막을 형성하고,
상기 제1 배리어막을 산소 환경에 노출시켜, 상기 제1 배리어막 상에 산화막을 형성하고,
상기 산화막 상에 상기 제1 배리어막과 동일 물질을 포함하는 제2 배리어막을 형성하고,
상기 제2 배리어막 상에 게이트 전극을 형성하는 것을 포함하고
상기 산화막은 비정질인 반도체 장치의 제조 방법.
forming an interlayer insulating film including a trench on the substrate;
forming a gate insulating film on the inner surface of the trench;
forming a first barrier film on the gate insulating film;
exposing the first barrier film to an oxygen environment to form an oxide film on the first barrier film;
forming a second barrier film including the same material as that of the first barrier film on the oxide film;
forming a gate electrode on the second barrier layer;
The method of manufacturing a semiconductor device wherein the oxide film is amorphous.
제 15항에 있어서,
상기 제1 배리어막과, 상기 산화막과, 상기 제2 배리어막을 형성하는 것은, 인 시츄(in-situ)공정을 이용하는 반도체 장치의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
A method of manufacturing a semiconductor device using an in-situ process to form the first barrier film, the oxide film, and the second barrier film.
제 15항에 있어서,
상기 산화막의 두께는 20Å 이하인 반도체 장치의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
The thickness of the oxide film is 20 Å or less.
제 15항에 있어서,
상기 제1 및 제2 배리어막은 전도성 물질을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
The first and second barrier layers include a conductive material.
제 18항에 있어서,
상기 제1 및 제2 배리어막은 Ti를 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
19. The method of claim 18,
The first and second barrier layers include Ti.
제 15항에 있어서,
상기 게이트 절연막을 형성하기 전에, 상기 트렌치의 바닥면 상에 인터페이스막을 형성하는 것을 더 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
The method of manufacturing a semiconductor device further comprising forming an interface layer on a bottom surface of the trench before forming the gate insulating layer.
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